第3章 第一类危险源辨识、控制与评价=系统安全工程=东北大学

373第一类危险源辨识、控制与评价3.1第一类危险源辨识与控制3.1.1第一类危险源辨识作为第一类危险源辨识原则，应该认真考察系统中能量的利用、产生和转换情况，弄清系统中出现的能量或危险物质的类型，研究它们对人或物的危害，在此基础上来辨识危险源。在实际工作中，人们根据以往的事故经验弄清导致各种发生的主要危险源类型，然后到实际中去发现这些类型的危险源。在人们已经拥有了与对象系统类似系统的危险源辨识经验之后，就可以容易地进行危险源辨识工作。表3.1列出了导致各种伤害事故的典型的第一类危险源。如前所述，并非所有可能意外释放的能量或危险物质都是危险源，从实际安全工作的角度，只有其危险性超过一定限度的危险源才算作危险源。因此，第一类危险源辨识工作必须与危险源的危险性评价工作结合起来。此处危险性评价的着眼点在于危险源导致事故后果的严重程度是否到达或超过某种限度。对于许多种类的危险源，已经确定了第一类危险源辨识的标准。例如根据电流作用于人体的后果，我国规定42V或42V以下的电压为安全电压，于是把电压超过42V的电源、电气设备或带电体视为触电事故的危险源。又如，根据坠落事故中人员受到冲击力作用的后果，规定距基准面高差2m以上的场所为“高处”，于是把达到或超过2m高差的场所视为坠落事故的危险源。表3.1伤害事故类型与第一类危险源事故类型能量源能量载体物体打击产生物体落下、抛出、破裂、飞散的设备、场所、操作落下、抛出、破裂、飞散的物体车辆伤害车辆，使车辆移动的牵引设备、坡道运动的车辆机械伤害机械的驱动装置机械的运动部分、人体起重伤害起重、提升机械被吊起的重物触电电源装置带电体、高跨步电压区域灼烫热源设备、加热设备、炉、灶、发热体高温物体、高温物质火灾可燃物火焰、烟气高处坠落高差大的场所、人员借以升降的设备、装置人体坍塌土石方工程的边坡、料堆、料仓、建筑物、构筑物边坡土（岩）体、物料、建筑物、构筑物、载荷冒顶片帮矿山采掘空间的围岩体顶板、两帮围岩放炮、火药爆炸炸药38瓦斯爆炸可燃性气体、可燃性粉尘锅炉爆炸锅炉蒸汽压力容器爆炸压力容器内容物事故类型危险物质的产生、贮存危险物质淹溺江、河、湖、海、池塘、洪水、贮水容器水中毒窒息产生、储存、聚积有毒有害物质的装置、容器、场所有毒有害物质3.1.2第一类危险源控制工程技术手段是控制第一类危险源的基本措施。在工业生产过程中，为了生产的目的而采取的技术称为生产技术；为了安全的目的而采取的技术称为安全技术。安全技术与生产技术密不可分，安全技术是生产技术的一部分，许多生产技术本身也具有安全功能。但是，安全技术又有一些区别于一般生产技术的地方。生产技术着眼于如何高效率的利用（或产生）能量或危险物质；安全技术则着眼于如何防止能量或危险物质意外释放而保护人或物。控制危险源的安全技术包括防止事故发生的安全技术和避免或减少事故损失的安全技术两大类。3.1.2.1防止事故发生的安全技术防止事故发生的安全技术的基本出发点是采取措施约束、限制能量或危险物质，防止其意外释放。常用的防止事故发生的安全技术有以下几种：(1)消除危险源消除系统中的危险源可以从根本上防止事故发生。但是，系统安全的一个重要观点是，人们不可能彻底消除所有的危险源，因为能量不能被消灭，人们只能有选择地消除几种特定的危险源。一般来说，当某种危险源的危险性较高时，应该首先考虑能否采取措施消除它。可以通过选择恰当的生产工艺、技术、设备，合理的设计、结构形式或合适的原材料来彻底消除某种危险源。例如：·用压气或液压系统代替电力系统，防止发生电气事故；·用液压系统代替压气系统，避免压力容器、管路破裂造成冲击波；·用不燃性材料代替可燃性材料，防止发生火灾；·道路立体交叉，防止撞车；·去除物品的毛刺、尖角或粗糙、破裂的表面，防止刺、割、擦伤皮肤。应该注意，有时采取措施消除了某种危险源，却又可能带来新的危险源。39例如，用压气系统代替电力系统可以防止电气事故，但是压气系统却可能发生物理爆炸事故。(2)限制能量或危险物质受实际技术、经济条件的限制，有些危险源不能被彻底根除，这时应该设法限制它们拥有的能量或危险物质的量，降低其危险性。1）减少能量或危险物质的量。例如：·必须使用电力时，采用低电压防止触电；·限制可燃性气体浓度，使其不达到爆炸极限；·利用液位控制装置，防止液位过高或过低；·控制化学反应速度，防止产生过多的热或过高的压力。2）防止能量蓄积。能量蓄积会使危险源拥有的能量增加，从而增加发生事故和造成损失的危险性。采取措施防止能量蓄积可以避免能量意外的突然释放。例如：·利用金属喷层或导电涂层防止静电蓄积；·控制工艺参数，如温度、压力、流量等。3）安全地释放能量。在可能发生能量蓄积或能量意外释放的场合，人为地开辟能量泄放渠道，安全地释放能量。例如：·压力容器上安装安全阀、破裂片等，防止容器内部能量蓄积；·在有爆炸危险的建筑物上设置泄压窗，防止爆炸摧毁建筑物；·电气系统设置接地保护；·设施、建筑物安装避雷保护装置。(3)隔离隔离是一种常用的控制能量或危险物质的安全技术措施，既可用于防止事故发生，也可用于避免或减少事故损失。预防事故发生的隔离措施有分离和屏蔽两种。前者是指时间上或空间上的分离，防止一旦相遇则可能产生或释放能量或危险物质的物质相遇；后者是指利用物理的屏蔽措施局限、约束能量或危险物质。一般说来，屏蔽较分离更可靠，因而得到广泛应用。隔离措施的主要作用如下：1）把不能共存的物质分开，防止产生新的能量或危险物质。例如：·把燃烧三要素中的任何一种要素与其余的要素分开，防止发生火灾；·把相互接触或混合后可能发生燃烧、爆炸的物质分开贮存。2）局限、约束能量或危险物质在某一范围，防止其意外释放。例如：·在带电体外部加上绝缘物；40·用坚固的密闭容器盛放危险物质；·在放射线设备上安装防护屏，抑制射线辐射。3）防止人员接触危险源。通常把这些措施称为安全防护装置。例如：·利用防护罩、防护栅等把设备的转动部件、高温热源或危险区域屏蔽起来；·道路两侧设置隔离带，防止人员进入机动车道。为了确保隔离措施发挥作用，有时采用联锁方式。但是，联锁本身并非隔离措施。联锁主要用于下面两种情况：1）安全防护装置与设备之间的联锁。如果不利用安全装置，则设备不能运转而处于最低能量状态，防止事故发生。例如，矿井井口的安全栅、摇台与卷扬机启动电路联锁，可以防止误启动卷扬机。2）防止由于操作错误或设备故障而发生事故。例如：·防止操作顺序错误而设置联锁；·利用限位开关防止设备运转超出现定的范围；·当人体或人体的一部分进入危险区域时，联锁装置使设备停止运转。联锁装置的类型非常多。在电气设备上最容易实现联锁，因而电气联锁最为常见。3.1.2.2避免或减少事故损失的安全技术避免或减少事故损失的安全技术的基本出发点是防止意外释放的能量达及人或物，或者减轻其对人和物的作用。事故后如果不能迅速控制局面，则事故规模有可能进一步扩大，甚至引起二次事故而释放出更多的能量或危险物质。在事故发生前就应该考虑到采取避免或减少事故损失的技术措施。常用的避免或减少事故损失的安全技术有隔离、个体防护、薄弱环节、避难与援救等。(1)隔离作为避免或减少事故损失的隔离，其作用在于把被保护的人或物与意外释放的能量或危险物质隔开。隔离措施有远离、封闭和缓冲三种。1）远离。把可能发生事故而释放出大量能量或危险物质的工艺、设备或工厂等布置在远离人群或被保护物的地方。例如，把爆破材料的加工制造、储存设施安排在远离居民区和建筑物的地方；一些危险性高的化工企业远离市区等。2）封闭。利用封闭措施可以控制事故造成的危险局面，限制事故的影响。·控制事故造成的危险局面。例如，森林火灾时利用防火带封闭火区，防止火势扩大。41·限制事故影响，避免伤害和破坏。例如，防火密闭可以防止有毒、有害气体蔓延；高速公路两侧的围栏防止失控的汽车冲到两侧的沟里去。·为人员提供保护。把某一区域封闭起来作为安全区保护人员。例如，矿井里设置的避难峒室。·为物质、设备提供保护。3）缓冲。缓冲可以吸收能量，减轻能量的破坏作用。例如，安全帽可以吸收冲击能量，防止人员头部受伤。(2)个体防护实际上，个体防护也是一种隔离措施，它把人体与意外释放的能量或危险物质隔离开。个体防护用品主要用于下述三种场合：1）有危险的作业。在危险源不能消除、一旦发生事故就会危及人身安全的情况下必须使用个体防护用品。但是，应该避免用个体防护用品代替消除或控制危险源的其它措施。2）为调查和消除危险而进入危险区域。3）事故发生的应急情况。(3)薄弱环节利用事先设计好的薄弱环节使事故能量按人们的意图释放，防止能量作用于被保护的人或物。一般地，设计的薄弱部分即使破坏了，却以较小的损失避免了大的损失。因此，这种安全技术又称接受微小损失。常见的薄弱环节的例子如下：·汽车发动机冷却水系统的防冻塞。当气缸水套中冻冰时体积膨胀，把防冻塞顶开而保护气缸；·锅炉上的易熔塞。当锅炉里的水降低到一定水平时，易熔塞温度升高并熔化，锅炉内的蒸汽泄放而防止锅炉爆炸；·在有爆炸危险的厂房上设置泄压窗。当厂房内发生意外爆炸时，泄压窗泄压而保护厂房不被破坏；·电路中的熔断器、驱动设备上的安全连接捧等。(4)避难与援救事故发生后应该努力采取措施控制事态的发展，但是，当判明事态已经发展到不可控制的地步时则应迅速避难，撤离危险区。按事故发生与伤害发生之间的时间关系，伤亡事故可分为两种情况：1）事故发生的瞬间人员即受到了伤害，甚至受伤害者尚不知发生了什么就遭受了伤害。例如，在爆炸事故发生瞬间处于事故现场的人员受到伤害的情42况。在这种情况下人员没有时间采取措施避免伤害。为了防止伤害，必须全力以赴地控制能量或危险物质，防止事故发生。2）事故发生后意外释放的能量或危险物质经过一段相对长的时间间隔才达及人体，人员有时间躲避能量或危险物质的作用。例如，发生火灾、有毒有害物质泄漏事故的场合，远离事故现场的人们可以恰当地采取避难、撤退等行动，避免遭受伤害。在这种情况下人们的行为正确与否往往决定他们的生死存亡。对于后一种情况，避难与援救具有非常重要的意义。为了满足事故发生时的应急需要，在厂区布置、建筑物设计和交通设施的设计中，要充分考虑一旦发生事故时的人员避难和援救问题。具体地，要考虑如下问题：·采取隔离措施保护人员，如设置避难空间等；·使人员能迅速撤离危险区域，如规定撤退路线、设置安全出口和应急输送等；·如果危险区域里的人员无法逃脱的话，能够被援救人员搭救。为了在一旦发生事故时人员能够迅速地脱离危险区域，事前应该做好应急计划，并且平时应该进行避难、援救演习。3.2第一类危险源评价第一类危险源的危险性主要表现为导致事故而造成后果的严重程度方面。评价第一类危险源的危险性时，主要考察以下几方面情况：1）能量或危险物质的量第一类危险源导致事故的后果严重程度主要取决于事故时意外释放的能量或危险物质的多少。一般地，第一类危险源拥有的能量或危险物质越多，则事故时可能意外释放的量也多。因此，第一类危险源拥有的能量或危险物质的量是危险性评价中的最重要指标。当然，有时也会有例外的情况，有些第一类危险源拥有的能量或危险物质只能部分地意外释放。2）能量或危险物质意外释放的强度能量或危险物质意外释放的强度是指事故发生时单位时间内释放的量。在意外释放的能量或危险物质的总量相同的情况下，释放强度越大，能量或危险物质对人员或物体的作用越强烈，造成的后果越严重。3）能量的种类和危险物质的危险性质不同种类的能量造成人员伤害、财物破坏的机理不同，其后果也很不相同。危险物质的危险性主要取决于自身的物理、化学性质。燃烧爆炸性物质的物理、化学性质决定其导致火灾、爆炸事故的难易程度及事故后果的严重程度。43工业毒物的危险性主要取决于其自身的毒性大小。4）意外释放的能量或危险物质的影响范围事故发生时意外释放的能量或危险物质的影响范围越大，可能遭受其作用的人或物越多，事故造成的损失越大。例如，有毒有害气体泄漏时可能影响到下风侧的很大范围。评价第一类危险源的危险性的主要方法有后果分析和划分危险等级两种方法。后果分析通过详细地分